Схема удвоителя напряжения, представленная на Рисунке 1, может преобразовывать постоянное напряжение 2.5 В в 5 В или 1.8 В в 3.3 В. В большинстве удвоителей напряжения используется дроссель, но в данной схеме он не нужен. Схема использует конденсатор C, заряжая его через последовательно соединенные коммутаторы. Зарядные ключи позволяют конденсатору C заряжаться, при этом разрядные ключи разомкнуты. В последующей фазе разряда зарядные ключи разомкнуты, а разрядные ключи замкнуты. Теперь два разрядных ключа подключают конденсатор С между источником входного напряжения VS и выходным конденсатором COUT. Такая схема включения позволяет объединять приложенные напряжения. Таким образом, напряжение на выходе имеет значение, близкое к 2VS.
 |
|
| Рисунок 1. | Этот повышающий DC/DC преобразователь можно использовать в приложениях, где первостепенное значение имеет КПД. |
Эти две фазы работы периодически повторяются с частотой, определяемой тактовым генератором на микросхеме IC2. Коэффициента заполнения составляет примерно 50%, но это значение не столь критично. Коммутацию обеспечивает половина высококачественного многоканального аналогового коммутатора ADG888. Две половины микросхемы имеют независимое управление, поэтому вторая половина периодически закорачивает 10-омный резистор ограничения пускового тока RP, защищающий зарядные ключи от начальной перегрузки по току. Этот ток возникает после включения питания, до того как выходное напряжение достигнет заданной доли от полного выходного напряжения.
Микромощный операционный усилитель IC3A включен как компаратор с гистерезисом. Он сравнивает входное напряжение с выходным. Его выходной сигнал начинается с низкого уровня, а затем становится высоким, замыкая включенные параллельно переключатели S3 и S4. Сравнение напряжений компаратором происходит логометрически, поскольку опорным напряжением для инвертирующего входа служит входное напряжение питания VIN. Такое подключение возможно благодаря тому, что усилитель AD8617 имеет rail-to-rail входы и выходы. Схема также обеспечивает защиту от чрезмерной нагрузки, подключенной к ее выходу перед включением питания.
Если сопротивление нагрузки ниже определенного значения, во время плавного запуска выходное напряжение не сможет достичь порогового уровня. Следовательно, схема останется в режиме плавного запуска. Минимальное сопротивление нагрузки RL, при котором срабатывает цепь защиты, составляет
где
m = (VOUT/VIN) – коэффициент умножения напряжения,
α – доля напряжения VOUT, при которой плавный запуск выключается.
Для m = 2, α = 0.8 и RP = 10 Ом сопротивление RL = 160 Ом. Таким образом, нагрузки 160 Ом и менее перегрузят схему, если будут подключены их к ее выходу до включения питания. Микросхемы IC2 и IC4 получают питание от входного напряжения. Однако микросхема IC1 коммутирует напряжение до 2VIN, поэтому напряжения на ее выводе питания VDD1 должен иметь такой же уровень. Это напряжение обеспечивает аналоговая схема «ИЛИ», образованная диодами Шоттки D1 и D2, благодаря которой на вывод VDD1 микросхемы IC1 подается большее из входных или выходных напряжений. Высоких уровней напряжения на выходах микросхем IC2 и IC3 достаточно для управления коммутатором IC1, поскольку в техническом описании ADG888 для высокого уровня на цифровых управляющих входах допускается значение 0.36VDD1. Схема была протестирована при входном напряжении 2.386 В, RL = 178.46 Ом, частоте 200 кГц, напряжении питания 2.377 В, входном токе 51.285 мА и выходном напряжении 4.588 В. Оценка этих данных дала коэффициент умножения 1.929 и КПД преобразования 96.39%.
Значение КПД преобразования, превышающее 96%, сохраняется в диапазоне частот от 150 до 350 кГц. 9 мВ, падающие на резисторе RP, закороченном переключателем при заданном входном токе, свидетельствуют о том, что сопротивление параллельных ключей во включенном состоянии имеет значение порядка 0.175 Ом.
Купить AD8617 на РадиоЛоцман.Цены
